CA2164435C

CA2164435C - Selection of a primary satellite

Info

Publication number: CA2164435C
Application number: CA002164435A
Authority: CA
Inventors: Vinod Kumar
Original assignee: Alcatel Mobile Communication France SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: CN1125022A; FI955838A; AU678488B2; AU6973794A; EP0702865A1; CA2164435A1; FR2706230B1; FR2706230A1; JPH08511663A; DK0702865T3; ES2132408T3; RU2117393C1; DE69417745T2; DE69417745D1; JP3221682B2; US5777577A; EP0702865B1; WO1994029969A1; ATE178747T1; FI955838A0

Abstract

A device for selecting a primary satellite for a terminal (T) in a radiocommunication system having a number of moving satellites comprises measurement means for determining location information (D) on the basis of the position of the terminal with respect to each of the neighboring satellites (S1, S2, S3) on which it has becomed synchronized, estimation means for estimating the period of visibility of each of the satellites on the basis of the location information, and selection means for selecting the satellite (S2) having the longest estimated visibility.

Description

2~844~
wos4n~69 PCT~4/00669 -Sélection d'un satellite de rattachement La présente invention concerne la sélection d'un satellite de rattachement.
Le domaine de l'invention est celui des radioco~mlln;cations, plus précisément celui des réseaux de radiocommunications par satellites dans lesquels un terminal se connecte à un satellite de rattachement au moyen d'une onde radio pour bénéficier des services offerts par un tel 10 réseau.
Le réseau est ainsi conçu qu'une pluralité de satellites défilent autour de la terre, généralement sur plusieurs plans orbitaux, de sorte qu'un ter~in~l puisse accèder à au moins un satellite dit de proximité à un 15 instant donné. on considère ici qu'une transmission radio peut effectivement être établie entre le terminal et plusieurs satellites de proximité. De plus, il est sous-entendu que le terminal a acquis la sychronisation sur ceux-ci. Si le terminal souhaite accèder au réseau, ce que l'on 20 apelle la prise de contact, il doit alors choisir le satellite de rattachement parmi les satellites de proximité.
De plus, comme le satellite de rattachement défile, au cours de sa trajectoire la tr~nS~;ssion avec le ter~i n~l va s'interrompre et, à ce moment, se posera le problème de 25 l'affectation d'un nouveau satellite de rattachement à ce terminal, ce que l'on nomme le basculement de satellite.
Ces deux types de problème se posent de manière analogue dans les systèmes de radiocommunications terrestres, par exemple dans le système paneuropéen 30 cellulaire numérique de radiocommunication connu sous le nom de système GSM. Dans ce cas, les communications transitent entre un terminal et une station de base par des canaux de cQ~ n;cation véhiculant des signaux radio. De tels systèmes comprennent une pluralité de canaux prévus soit pour 35 l'émission des terminaux à destination des stations de base, WO 94/29969 PCT/~R94/0066"
~ 1 ~ 4 ~ 3 ~ --soit pour l'émission des stations de base à destination des terminaux.
Parmi ces derniers canaux, figure un canal de contrôle émis en permanence qui permet à un terminal d'accéder au 5 système par la station de base qui émet ce canal afin de pouvoir établir des communications. Le terminal doit donc identifier ce canal de contrôle pour acquérir les informations qui lui permettent de se déclarer dans le système. Parmi ces informations on trouve notamment des 10 informations de synchronisation, c'est pourquoi il est habituel de parler de procédure de synchronisation.
La solution généralement adoptée pour la synchronisation qui figure d'ailleurs dans les reco~Qn~tions 4.08 et 5.08 du GSM se déroule en deux 15 étapes. Dans un premier temps le terminal mesure la puissance de tous les canaux affectés à la réception.
Ensulte, le terminal essaie de se synchroniser sur le canal reçu avec la plus forte puissance et s'il n'y parvient pas, il essaie sur les autres canaux en les prenant par ordre de 20 puissance à la réception décroissante jusqu'à ce qu'il puisse effectivement se synchroniser.
Cette solution est bien adaptée dans les systèmes terretres car plus la puissance d'un canal est élevée, meilleure sera la li~ison. D'autre part, en première 25 approximation, plus cette puissance est forte, plus la distance séparant le terminal de la station de base est courte, si bien qu'en agissant de la sorte, on tend à
optimiser les performances du système.
Cette solution est mal adaptée dans les systèmes par 30 satellites car des signaux émis par différents satellites de proximité subissent une atténuation du même ordre de grandeur au niveau du terminal. De plus, la distance entre un terminal et un satellite n'intervient pas au premier ordre dans les performances du système.
Par ailleurs, dans un réseau terrestre, lorsqu'un terminal déjà connecté à une station de base re,coit les wo 94n9969 2 ~ 6 ~ ~ 3 5 PCT/~R94/00669 -signaux qu'elle émet avec une puissance trop faible, on déplace la connexion de ce terminal vers une nouvelle station de base, procédure connue sous le vocable anglais de "handover". A cet effet, on prévoit un dipositif 5 d'affectation qui sélectionne la nouvelle station de base au moyen de plusieurs critères, généralement. Parmi ces critères figure le niveau de puissance reçu par le termi n~l en provenance des différentes stations de base voisines qui l'entourent. On prend souvent en compte un critère 10 additionnel qui reflète le nombre de canaux disponibles de ces station voisines pour éviter d'adresser le terminal vers une station de base déjà surchargée.
On remarque ici également que le critère de la puissance reçue ne peut pas être retenu non plus pour lS décider de l'affectation d'un nouveau satellite de rattachement à un terminal déjà connecté, procédure connue sous le vocable anglais de "changeover", ceci pour les raisons déjà mentionnées.
La présente invention a ainsi pour but de présenter 20 des moyens qui permettent de sélectionner un satellite de rattachement lors de la prise de contact du te~i n~l avec un réseau de radiocommunications par satellites et d'affecter un nouveau satellite de rattachement à ce terminal lorsque la liason avec le précédent ne peut être maintenue.
Ce but est atteint en retenant comme critère détermin~nt non pas la ptli ss~nce à laquelle est reçue un signal d'un satellite mais plut8t la durée de visibilité de ce satellite, c'est-à-dire le temps gui va s'écouler avant que la transmission éventuelle entre le terminal et le 30 satellite en cause ne soit interrompue.
On réalise ainsi un dispositif de sélection d'un satellite de rattachement pour un terminal d'un système de radioco~llnications comprenant une pluralité de satellites défilant. Ce dispositif c~ end des moyens de mesure pour 35 établir une information de loc~lis~tion fonction de la position du terminal par rapport à chacun des satellites de WO 94ng96g }'CT/FR94/0066 2164q35 proximité sur lesquels il a acquis la synchronisation, des moyens d'estimation pour estimer la durée de visibilité de chacun de ces satellites à partir de l'information de localisation et des moyens de sélection pour sélectionner 5 celui de ces satellites qui présente la plus grande durée de visibilité estimée.
On réalise aussi un dispositif de positionnement pour un terminal d'un système de radiocom~llnications comprenant une pluralité de satellites défilant et un dipositif 10 d'affectation pour affecter un satellite de rattachement à
ce terminal. Le terminal ayant acquis la synchronisation sur des satellites de proximité, ce dispositif comprend des moyens de mesure pour établir une information de localisation fonction de la position du terminal par rapport 15 à chacun de ces satellites de proximité, des moyens d'estimation pour estimer la durée de visibilité de chacun de ces satellites de proximité à partir de l'information de localisation et des moyens de transmission pour transmettre au dipositif d'affectation la durée de visibilité estimée de 20 deux au moins des satellites de proximité pour lesquels cette durée est la plus forte.
On réalise également un dispositif d'affectation d'un système de radiocommunications comprenant une pluralité de satellites défilant, prévu pour affecter un satellite de 25 rattachement à un ter~; n~l parmi des satellites de proximité
sur lesquels ce term; n~l a acguis la synchronisation. Selon un premier mode de réalisation du dispostif d'affectation, le terminal comprenant des moyens de mesure pour établir une information de localisation fonction de sa position par 30 rapport à chacun des satellites de proximité, des moyens d'estimation pour estimer la durée de visibilité des satellites de proximité à partir de l'information de localisation et des moyens de transmission pour transmettre au dipositif d'affectation la durée de visibilité estimée de 35 deux au moins des satellites de proximité, il sélectionne le satellite de rattachement notamment en fonction des durées WO 94ngg6g PCTIFR94/00669 ,_ ~16~43~ 5 de visibilité estimées transmises par le terminal. Selon un second mode de réalisation du dispostif d'affectation, le terminal comprenant des moyens de mesure pour établir une information de localisation fonction de sa position par 5 rapport à chacun des satellites de proximité et des moyens de transmission pour transmettre au dipositif d'affectation l'information de localisation de deux au moins des satellites de proximité, il comprend des moyens d'estimation pour estimer la durée de visibilité des satellites de 10 proximité à partir de l'information de localisation transmise par le terminal afin de sélectionner le satellite de rattachement notamment en fonction des durées de visibilité estimées.
Une solution avantageuse, lorsque chaque satellite 15 émet une porteuse distincte, consiste à réaliser les moyens de mesure de sorte qu'ils produisent comme information de localisation le décalage Doppler de cette porteuse à un premier instant.
on dispose ainsi d'un moyen commode pour obtenir cette 20 information de localisation.
Quel que soit le dispositif considéré, une première option consiste à choisir la durée de visibilité estimée comme une fonction croissante de la valeur du décalage Doppler à ce premier instant.
Une deuxième option consiste à prévoir que les moyens de mesure produisent de plus la valeur du décalage Doppler à
un second instant séparé du premier instant par une période de mesure, un facteur de forme se définissant comme le rapport de la différence du décalage Doppler au premier 30 instant et au second instant à la période de mesure affecté
du signe du déc~l~ge Doppler au premier instant, la durée de visibilité estimée étant une fonction croissante de l'inverse du facteur de forme.
Une troisième option consiste à prévoir que les moyens 35 de mesure produisent de plus la valeur du décalage Doppler à
un second instant, un facteur de forme se définissant comme WO 94/29969 PCT/FR94/006~"
2164~35 6 le rapport de la somme à la différence du décalage Doppler au premier instant et au second instant, la durée de visibilité estimée étant une fonction croissante du facteur de forme.
Une quatrième option consiste à prévoir que les moyens de mesure produisent de plus la valeur du décalage Doppler à
un second instant séparé du premier instant par une période de mesure, la fonction représentant le décalage Doppler notAm~ent l'instant de disparition étant déterminée par la 10 valeur du décalage Doppler aux premier et second instants, la durée de visibilité estimée valant la différence de l'instant de disparition et du second instant.
Par ailleurs, selon une variante du dispositif de positionnement, le terminal ayant acquis la synchronisation 15 sur des satellites de proximité, ce dispositif co~ end des moyens de mesure pour établir une information de localisation fonction de la position du terminal par rapport à chacun des satellites de proximité et des moyens de transmission pour transmettre au dipositif d'affectation 20 l'information de 1OCA1; s~tion.
De plus, chacun des satellites émettant une porteuse distincte, l'information de localisation est le décalage Doppler de cette porteuse.
La présente invention apparaitra maitenant de manière 25 plus précise à la lecture de la desciption qui suit en se référant aux figures annexées qui repésentent :
- la figure 1, un exemple de signal de référence utilisé par des moyens de mesure convenant pour l'invention, - la figure 2, un schéma représentant les éléments 30 nécessaires à la mise en oeuvre de ces moyens de mesure, - la figure 3, la forme du signal d'entrée et du signal de sortie d'un filtre adapté employé dans un mode de réalisation de ces moyens de mesure, - la figure 4, une configuration représentant un 35 terminal et des satellites de proximité, ` WO 94/29969 PCT/FR94/00669 2~g~35 - la figure 5, des courbes de variation du décalage Doppler en fonction du temps, - la figure 6, un trièdre de référence lié au terminal dans lequel figurent les satellites de proximité, 5- la figure 7, un plan de ce trièdre correspondant à
l'élévation mi n; r^le des satellites de proximité.
On se réfera ici à titre indicatif aux systèmes utilisant des satellites défilant en obite basse dits "LEO", ce qui est le cas notamment du système connu sous le nom de 10 Globalstar.
Le principe d'un tel système est d'utiliser un satellite, qui défile à une altitude par exemple d'environ 1390 kilomètres et selon une vitesse par exemple de l'ordre de 7,2 kilomètres par seconde, comme relais entre un 15 terminal et une station de base.
Le satellite reçoit donc le signal radio en provenance de la station de base et le réémet sur une porteuse en direction du terminal. Le rôle joué par ce satellite est un simple rôle de "miroir" : il transmet tel que le signal 20 qu'il re,coit de la station de base, en effectuant tout au plus une transposition de fréquence.
Comme cela a déjà été mentionné, le point important est d'estimer la durée de visibilité du satellite, c'est-à-dire le temps pendsnt lequel le terminal va pouvoir utiliser 25 ce satellite. Ce temps d'utilisation est limité par la disparition du satellite à l'horizon, par exemple, ou bien par son élévation lorsqu'elle atteint une valeur prédéterminée.
Un moyen avantageux consiste à mesurer dans le 30 terminal le décalage Doppler de la porteuse émise par le satellite.
On présentera maintenant une méthode pour la mesure de ce décalage.
En référence à la figure 1, la porteuse véhicule un 35 paquet de signalisation. Un psquet se définit comme le support d'un signal pendant une durée déterminée T. Ici ce WO 94/299~9 PCT/FR94/0066~
4 4 3 ~ 8 signal, le signal de référence a un fréquence qui varie linéairement en fonction du temps. Si l'on prend comme origine du temps t le début du paquet, la fréquence instantanée f de ce signal peut alors se représenter par l'expression suivante :
f (f2 - f~) t + f Le signal est supposé d'amplitude constante et il peut 10 se présenter naturellement sous une forme analogique ou bien numerlque .
La figure 2 représente les él~ments d'un récepteur nécessaire dans un mode de ré~lis~tion parmi d'autres possibles. De manière connue, ce récepteur comprend donc une 15 antenne A pour recevoir la porteuse. Cette antenne est suivie d'un amplificateur LNA, généralement un amplificateur faible bruit.
Le récepteur comprend également un mélangeur M qui reçoit d'une part le signal de sortie de l'amplificateur LNA
20 et d'autre part le signal de sortie d'un oscillateur local VCO, un oscillateur commandé en tension par exemple. cet oscillateur est commandé par un circuit de commande CC dont la fonction sera précisée par la suite. La sortie du mélangeur est raccordée à un filtre passe-bande BP qui 25 produit comme signal de sortie un signal à fréquence interm~;A;re IF. Ce filtre passe bande est réalisé
conformément aux critères usuels de réjection de bande latérale et de distorsion de phase. Sa fréquence centrale et sa bande passante seront définies par la suite.
Le récepteur est prévu pour travailler à une fréquence inter~é~; A; re bien précise que l'on appellera fréquence théorique fT, et qui correspond au cas o~ il n'y a pas de décalage Doppler.
Si l'on considère maintenant que la porteuse est 35 soumise ~ l'effet Doppler, le signal à fréquence WO 94/29969 2 ~ B 4~ PCTtFR94/00669 -intermP~i~ire va voir sa fréquence varier entre fT - ~f et fT + Af où ~f représente l'amplitude de décalage Doppler, ceci pour une valeur de commande de l'oscillateur local VCO
qui devrait conduire à une fréquence égale à fT. Par 5 conséquent on choisira la fréquence centrale du filtre passe-bande BP égale à fT et sa bande passante égale à celle du signal augmentée de 2.~f.
Selon l'invention, le récepteur comprend trois filtres adaptés au signal de référence :
10 - le premier MF1 centré sur la fréquence théorique fT, - le second MF2 centré sur la fréquence theorique fT
diminuée de l'amplitude de décalage Doppler, soit f~ - Af, - le troisième MF3 centré sur la fréquence théorique fT
augmentée de l'amplitude de décalage Doppler, soit fT + ~f.
Ces filtres adaptés peuvent consister, à titre d'exemple, en des filtres à ondes de surface.
Dans ce cas, on a représenté à la figure 3 le signal d'entrée X et l'enveloppe Y du signal de sortie d'un tel filtre en prenant la même échelle de temps.
Ce filtre présente un temps de propagation Tp et produit un sig~l de sortie dont la forme bien connue de l'homme du métier est en sinx/x smorti et qui présente donc un lobe principal dont la valeur crête vaut Ac et dont la largeur mesurée à une amplitude valant cette valeur crête Ac 25 diminuée d'une valeur prédéterminée Ad (20 dB par exemple) vaut Tc.
On détermine un facteur de forme W qui caractérise la forme du lobe principal. On pourrait choisir la valeur crête Ac, ou bien l'énergie contenue dans ce lobe ou bien encore 30 la largeur Tc de ce lobe. Ici, à titre d'exemple on choisit le rapport de la valeur crête Ac, à la largeur Tc :
W = AC/Tc Chacun des trois filtres adaptés MF1, NE2, ~F3 a une bande passante prévue pour qu'un signal d'entrée 35 correspondant au signal de référence mais décslée en fréquence de ~f par rapport à sa fréquence d'accord donne WO 94ngg69 PCT/FR94/006~' ~6~435 lo lieu à un facteur de forme W de valeur supérieure à un seuil de détection Sd de sorte que le lobe principal correspondant puisse être détecté.
Le récepteur comprend de plus un circuit de correction S CORR représenté dans la figure 2. Ce circuit re,coit les signaux des sortie des premiers MFl, second MF2 et troisième MF3 filtre adapté pour calculer respectivement un premier W1, un second W2 et un troisième W3 facteur de forme. Un facteur de forme dont la valeur est inférieure au seuil de 10 détection Sd est forcé à zéro. Le circuit de correction CORR
produit un signal de déplacement SH, à destination du circuit de commande, comme suit :

SH = W2 -W3 ~f W1 + W2 + W3 lS
Il s'agit en fait de l'opposé du barycentre des fréquences centrales des filtres adaptés pondérées par les facteurs de forme correspondant. On peut également choisir d'appliquer une valeur proportionnelle à ce barycentre ou de 20 tout autre nature pourw qu'elle représente l'écart entre la fréquence théorique fT et la fréquence du signal à fréquence intermé~;~;re.
On rappelle que l'on s'attache à mesurer et à corriger le décalage Doppler de la porteuse, sur laquelle, par 25 hypothèse, figure le paquet de signalisation.
On rappelle de plus que le paquet de signalisation de durée T est émis périodiquement selon une période de répétition Tr.
Ainsi le circuit de commande CC commande l'oscillateur 30 local VCO de sorte que le ~;gnAl à fréquence intermédiaire IF soit à la fréquence fT lorsque la porteuse n'est pas affectée de Doppler. Au bout d'une première période de latence au moins égale à T + Tr~ le circuit de commande reçoit le signal de déplacement SH qui prend ici pour valeur wo 94,2996g ,~ 3 ~ PCT/1~94/00669 D1. Il commande alors l'oscillateur local VCO pour qu'il produise une fréquence augmentée de D1.
Il attend alors une deuxième période de latence pour lire la nouvelle valeur D2 du signal de déplacement SH et 5 corrige à nouveau l'oscillateur local VCO pour qu'il produise une fréquence augmentée de D2. Et ainsi de suite, si bien qu'après la nième période de latence, le signal de déplacement SH vaut Dn.
Lorsque Dn est inférieur à un seuil de correction Sc 10 qui est estimé suffisant dans la présente application, 100 Hz par exemple, le décalage Doppler est corrigé et sa valeur D vaut :

D = ~ D~
i -1 On a prévu jusqu'à présent d'utiliser trois filtres adaptés. Or, dans de nombreux cas, l'amplitude du décalage Doppler ~f permet de réaliser un seul filtre adapté centré
sur la fréquence théorique fT dont la bande passante est 20 calculée de sorte que son facteur de forme soit supérieur au seuil de détection Sd si le signal d'entrée co~Le~ond au signal de référence décalé de i ~f.
Dans ce cas, le circuit de commande CC commande l'oscillateur local VCO de sorte que le ~;gnAl à fréquence 25 interm~;A;re IF soit à la fréquence fT lorsque la porteuse n'est pas affectée de Doppler.
Le circuit de correction CORR produit maintenant comme signal de déplacement SH le facteur de forme issu de l'unique filtre adapté.
Au bout d'une première période de latence, le facteur de forme vaut WTo. Le circuit de commande CC commande alors l'oscillateur local VCO pour qu'il diminue la fréquence interm~1;A;re de ~f/2 puis enregistre au bout d'une seconde période de latence la valeur Wm0 du facteur de forme. Le 35 circuit de commande CC commande alors l'oscillateur local w094~9969 PCT~94/~6~
~ 6~ S 12 VCO pour qu'il augmente la fréquence interr^~iAire de ~f/2 puis enregistre au bout d'une troisième période de latence la valeur WMo.
Il recherche alors laquelle des trois valeurs WTo~
5 Wm0, WMo est la plus grande. On conviendra de la noter WT1 et il apparait que la fréquence F1 qui a produit cette valeur est la plus proche de la fréquence d'accord.
Le circuit de commande CC commande maintenant l'oscillateur local VCO pour qu'il produise la fréquence 10 intermé~iAire F1 - ~f/4. Au bout d'une quatrième période de latence, il enregistre la valeur Wm1 du signal de déplacement. Il recherche alors laquelle des trois valeurs WT1, Wm1 ou WM1 est la plus grande. On conviendra de la noter WT2 et il apparaft que la fréquence F2 qui a produit 15 cette valeur est la plus proche de la fréquence d'accord.
On procède ensuite de même en commandant l'oscillateur local pour obtenir les fréquences intermé~;A;res F2 ~ ~f/8.
Et on poursuit cette recherche par approximations successives en divisant par deux l'excursion de fréquence à
20 chaque pas pour obtenir Fn de sorte-que Af/2n soit inférieur à un seuil de correction Sc qui est estimé suffisant dans la présente application, 100 Hz par exemple.
Le décalage Doppler D est alors corrigé et sa valeur vaut :
D = Fn ~ fT-on a décrit le dispositif de correction de décalage Doppler avec un ou trois filtres adaptés réalisés selon la technologie dite à onde de surface. Cet exemple a été choisi car il est bien connu de l'homme de métier, notamment 30 lorsque la fréquence interm~;A;re est de l'ordre d'une ~;~A;ne à quelques ~-~A;neS de MHz.
L'homme de métier comprend tout aussi bien que ces filtres ~eu~ellt être réalisés en te~hnologie numérique au moyen d'un processeur numérique de signal. Cette réalisation 35 est particuli~rement bien sdaptée au cas des systèmes dits à
bande étroite, dans lesguels des canaux sont espacés de WO 94/29g69 ~ ~ 6 4~3 5 PCT/FR94/00669 _ l'ordre de 30 kHz par exemple. On peut alors choisir une frëquence intermé~i~;re égale à zéro pour traiter directement le signal en bande de base.
Il apparait de plus que l'ensemble des filtres adaptés 5 et du circuit de correction peut se représenter comme une entité que l'on nommera circuit d'analyse.
Par ailleurs, on a présenté le signal de référence comme un signal dont la fréquence varie linéairement avec le temps. Il s'agit bien sûr d'un simple exemple et l'on peut 10 prévoir bien d'autres lois de variations, ceci d'autant plus aisément que le traitement du signal est numérique.
En outre, le circuit d'analyse qui permet d'estimer le décalage Doppler a été réalisé au moyen d'un ou plusieurs filtres. Il existe d'autres solutions, notamment l'analyse 15 spectrale, au moyen d'une transformée de Fourier rapide par exemple, que l'on ne développera pas plus car bien connues de l'homme de métier.
Par ailleurs, la fréquence de répétition des paquets de signAl is~tion qui est l'inverse de la période de 20 répétition Tr est habituellement liée à la fréquence de la porteuse par une relation de proportionnalité mais lui est très largement inférieure si bien qu'elle est beaucoup moins affectée par l'effet Doppler. on peut donc , dans un premier temps faire l'acquisition de cette fréquence de répétition 25 en mesurant l'intervalle de temps qui sépare deux lobes principaux successifs à la sortie d'un filtre adapté, comme cela a déjà été présenté. On obtient ainsi une bonne a~Lu~imation de la référence de temps de la station de base et on corrige l'oscillateur local VCO au moyen du circuit de 30 commande CC pour qu'il adopte cette référence.
on peut maintenant procéder à l'estimation du décalage Doppler comme exposé plus haut, cette estimation n'étant pratiquement plus entachée de l'erreur d~e au décalage des références temporelles de la station de base et du ter~i n~l .
Les moyens de mesure du décalage Doppler implantés dans le terminal étant décrits, on va s'attacher à présenter WO 94/29g69 PCT/FR94/0066"
~1~4435 14 une configuration particulière du système en référence à la figure 4. Dans cet exemple donné à titre indicatif, on a schématisé la terre avec son axe nord-sud, un terminal T et deux orbites 01, 02. On a également figuré trois satellites 5 de proximité susceptibles de devenir satellite de rattachement, le premier S1 et le deuxième S2 sur la première orbite 01, le troisième S3 sur la deuxième orbite 02.
Le décalage Doppler dépend de l'élévation du satellite 10 par rapport au termin~l I c'est-à-dire de l'angle entre le plan tangent à la terre pAss~nt par le terminal et la droite joignant le termin~l au satellite. D'autre part, on prévoit généralement d'utiliser un satellite pour une élévation supérieure à un élévation minimale donnée qui correspond à
15 un instant de disparition.
La forme du décalage Doppler en fonction du temps dépend de l'élévation du satellite pour un point fixe sur la terre. Si l'on fait varier cette élévation, on obtient une famille de courbes bien connues de l'homme du métier qui 20 varient entre deux extrémités pour- une élévation m; ni m~l e donnée que l'on peut fixer à 20- par exemple, une fréquence maY;ml~r fM et un temps minimum Tm d'une part, et une fréquence minimum fm et un temps n~ximu~ TN d'autre part, ce temps maximum coLLe~lo ~nt à l'instant de disparition. On 25 sait par ailleurs que fm et fM ont meme valeur absolue et sont de signes opposés.
Ces courbes présentent un seul point commun qui a pour coordonnées (Tm + TM)/2 et (fm + fM)/2. La conséquence directe de cette particularité est que si l'on connait la 30 valeur du d~cAlAge Doppler à deux instants séparés d'une durée connue, on sait sur laquelle des courbes le satellite est situé.
Dans la figure 5, on a ~essiné deux de ces courbes qui représentent la valeur du décalage Doppler D en fonction du 35 temps, la première Cl qui correspond à la première orbite 01 et qui varie entre les points (Tml, fM1) et (TM1~ fml) et la WO 94/29969 ~ f G ~ 4 3 5 PCTtFR94/00669 seconde C2 qui correspond à la seconde orbite 02 et qui varie entre les points (Tm2, fM2) et (TM2~ fm2) On s'aperçoit i mme~; Atement qu'un satellite placé sur la première orbite présente une durée potentielle 5 d'utilisation (TMl - Tm1) supérieure à celle (TM2 - Tm2) d'un satellite placé sur la deuxième orbite.
La durée de visibilité sera d'autant plus grande que l'on se situera sur la partie gauche de la courbe, c'est-à-dire vers les valeurs élevées du décalage. Ainsi, en 10 première a~oximation, on peut dire que plus le décalage est élevé, plus la durée de visibilité est grande. On peut donc prévoir des moyens d'estimation qui établissent une durée de visibilité estimée comme une fonction croissante de la valeur du décalage Doppler, une fonction d'égalité par 15 exemple.
On remarque également sur ces courbes que pour une valeur positive du décalage, plus celui-ci est important, plus sa pente est faible. Ainsi on peut faire une autre approximation qui consiste à dire que, si l'on définit un 20 facteur de forme comme l'opposé de ~a pente affecté du signe du décalage, la durée de visibilité crolt avec l'inverse de ce facteur de forme. La pente sera calculée par extrapolation à partir de la mesure du décalage Doppler à
deux instants distincts séparés par une période de mesure 25 connue.
En combinant les deux a~LoxLmations mentionnées ci-dessus, il apparalt que l'on peut estimer la durée de visibilité d'une troisième manière en calculant le rapport de la valeur moyenne du décalage pen~nt cette période de 30 mesure à la pente correspo~nte.
Il apparait que dans tous les cas ce sera bien le satellite S2 qui sera sélectionné, ce que l'on souhaite, car il est situé sur une orbite relativement proche de la verticale au term; n~l, il en est relativement éloigné et il 35 s'en rapproche.

WO 94129g69 PCT/FR94/006~
2 ~ 1~4~5 16 On présentera maintenant une méthode d'estimation plus précise mais plus complexe.
En effet, la valeur de l'élévation F(t) d'un satellite en un point d'une orbite quelconque sous réserve que cette S élévation soit supérieure à l'élévation m;ni~le Eo peut s'exprimer comme suit en référence aux figures 6 et 7 qui représentent respectivement un trièdre de référence Txyz centré sur le terminal T où l'axe Tz figure la verticale, et un plan perpendiculaire à cette verticale d'altitude H.
Tous les satellites évoluent à une altitude H. Par conséquent, l'ensemble des orbites possibles représente une sphère dont le centre est celui de la terre. Pour le tsr~;nAl, cet ensemble est alors limité à une calotte sphérique délimitée par l'intersection d'un cône d'angle 15 d'ouverture ~/2 - Eo avec cette sphère, si Eo représente l'élévation min;r-le.
En se plaçant sur une orbite particulière, la première orbite O1 par exemple, on adopte les notations suivantes :
- ~ : élévation maximale sur cette orbite, - Hi : distance du terminal ~ à la corde sous-tendue par les deux points de cette orbite sur la calotte sphérique qui correspondent à l'élévation minimale Eo, - ~ : angle entre les deux droites pA~sAnt par l'origine et par les deux points de cette orbite sur la 25 calotte sphérique qui correspondent à l'élévation mi n; m~l e Eo, - d : distance de cette même corde à l'axe Oz, - l : demi-longueur de cette corde, - R : rayon de la calotte sphérique pour l'élévation 30 ~inir~le Eo~ soit la valeur maximale de d, - Q : vitesse angulaire du satellite, - v : vitesse linéaire du satellite, - c : vitesse de propagation des ondes radio, - p : fréquence de la porteuse, - D : valeur du décAlA~e Doppler.
on peut alors écrire :

W094/29969 ~ 4 ~ 3 ~ PCT/FR94/00669 d = H tan(~/2 - y) = H/tan(y) R = H tan(~/2 - Eo) = H/tan(E0) 1 = ~R2 _d2 = H ~ 2 ~tan (~) tan (~) cos(~/2 - y) = H/Hi = sin(y) d'où :
Hi = H/sin(y) tan(~/2) = l/Hi = ~tan (~) tan sin(~) = 2 Arctan sin(~)l - 1 ~I tan2 ( Eo ) tan2 ( ~r ) L'élévation E(t) varie donc en fonction du temps dans l'intervalle [~/2 - ~/2, ~/2 + ~/2]
La vsleur du décslage Doppler D est donnée par :

D = -.p.sin(y).cos((t,y)) En notant o = ~/2 - ~/2, l'élévation (t,y) vaut :

(t,y) = o + n.t Il apparait ainsi qu'en connaissant deux valeurs particulières du décalage Doppler, la seconde étant mesurée après la première à la suite d'une période de mesure connue, on peut retrouver la valeur de l'élévation maximale y sur 30 l'orbite considérée et, partant, la forme générale du décalage D en fonction du temps. A ce point, il est aisé de WO 94ngg69 PCT/FR94/006~

retrouver l'instant de disparition TM et d'en déduire la durée de visibilité qui est la différence de cet instant de disparition et du temps auquel a été faite la seconde mesure du décalage.
Les moyens d'estimation peuvent donc être prévus pour calculer la durée de visibilité de cette manière.
Par ailleurs, on s'aperçoit qu'il suffit de connaitre deux valeurs successives du décalage pour obtenir la durée de visibilité. On peut donc prévoir un tableau à double 10 entrée, une mémoire par exemple, la première entrée correspondant à la première mesure du décalage, la seconde entrée correspondant à la seconde mesure du décalage, l'une quelconque des cases du tablesu représentant la durée de visibilité correspon~Ante.
Ce tableau peut être rempli en utilisant les équations mentionnées ci-dessus mais il peut également être réalisé de manière empirique. On peut en effet envisager de faire des campagnes de mesure sur le terrain pour les différentes situations possibles.
En conclusion, on comprend bien qu'il faut que les moyens de mesure soient agencés dsns le terminal. Ce n'est pas nécessairement le cas des moyens d'estimation qui peuvent cons;~ter en un mi~o~ocesseur, un processeur de traitement numérique du signal, par exemple.
Selon une première option, ces moyens d'estimstion sont également disposés dans le terminal et peuvent être réalisés à 1'aide du cicuit de commande, par exemple. On prévoit dans ce cas des moyens de transmission pour acheminer la durée de visibilité au dispositif d'affectation 30 qui est situé en un endroit quelconque du système. On notera que ces moyens de transmission peuvent être réslisés à
l'aide du circuit d'émission déjs prévu dans le terminal.
Selon une seconde option, ces moyens d'estimstion peuvent être placés ailleurs, notamment dans le dispositif 35 d'affectation. on prévoit dans ce cas des moyens de WO 94/29969 21 G 4 43~ PCT/FR94/00669 transmission pour acheminer l'information de localisation au dispositif d'affectation. 2 ~ 844 ~
wos4n ~ 69 pct ~ 4/00669 -Selection of a home satellite The present invention relates to the selection of a home satellite.
The field of the invention is that of radioco ~ mlln; cations, more precisely that of radiocommunications by satellites in which a terminal connects to a home satellite using a radio wave to benefit from the services offered by such 10 network.
The network is thus designed that a plurality of satellites travel around the earth, usually over several orbital planes, so that a ter ~ in ~ l can access at least one so-called proximity satellite to a 15 instant. we consider here that a radio transmission can actually be established between the terminal and several proximity satellites. In addition, it is under-heard that the terminal has acquired synchronization on these this. If the terminal wishes to access the network, what 20 calls the contact, he must then choose the home satellite among the proximity satellites.
In addition, as the home satellite scrolls, during of its trajectory the tr ~ nS ~; ssion with the ter ~ in ~ l goes stop and, at that moment, the problem of 25 the assignment of a new home satellite to this terminal, what we call satellite tilting.
These two types of problem arise in a way analog in radiocommunication systems terrestrial, for example in the pan-European system 30 digital radiocommunication cell known as GSM system. In this case, communications pass between a terminal and a base station through cQ ~ n; cation carrying radio signals. Such systems include a plurality of channels provided either for 35 transmitting terminals to base stations, WO 94/29969 PCT / ~ R94 / 0066 "
~ 1 ~ 4 ~ 3 ~ -either for the transmission of base stations to terminals.
Among these latter channels is a control channel permanently issued which allows a terminal to access the 5 system by the base station which transmits this channel in order to ability to establish communications. The terminal must therefore identify this control channel to acquire the information that allows it to declare itself in the system. Among this information we find in particular 10 synchronization information, that's why it's usual to talk about synchronization procedure.
The solution generally adopted for synchronization which also appears in reco ~ Qn ~ tions 4.08 and 5.08 of the GSM takes place in two 15 steps. The terminal first measures the power of all channels assigned to reception.
Then the terminal tries to synchronize on the channel received with the strongest power and if it does not succeed, he tries on the other channels taking them in order of 20 decreasing reception power until it can actually synchronize.
This solution is well suited in systems terretres because the higher the power of a channel, the better the connection. On the other hand, in premiere 25 approximation, the stronger this power, the higher the distance from the terminal to the base station is short, so by doing that you tend to optimize system performance.
This solution is ill-suited in systems by 30 satellites because signals from different satellites proximity undergo a reduction of the same order of greatness at the terminal. In addition, the distance between a terminal and a satellite do not intervene on the first order in system performance.
Furthermore, in a terrestrial network, when a terminal already connected to a re base station, costs wo 94n9969 2 ~ 6 ~ ~ 3 5 PCT / ~ R94 / 00669 -signals that it emits with too low a power, we move the connection from this terminal to a new one base station, procedure known by the English term of "Handover". For this purpose, a device is provided 5 assignment which selects the new base station at usually using multiple criteria. Among these criteria shows the power level received by the termi n ~ l from the different neighboring base stations which surround. We often take into account a criterion 10 additional which reflects the number of available channels of these neighboring stations to avoid addressing the terminal to an already overloaded base station.
We also note here that the criterion of received power cannot be retained either for lS decide on the allocation of a new satellite attachment to an already connected terminal, known procedure under the English term "changeover", this for reasons already mentioned.
The object of the present invention is therefore to present 20 means which make it possible to select a satellite for connection when making contact with te ~ in ~ l with a satellite radio network and affect a new satellite attached to this terminal when the link with the previous one cannot be maintained.
This goal is achieved by using the criterion not determine the ptli ss ~ nce at which a signal from a satellite but rather the duration of visibility of this satellite, that is to say the time which will elapse before that the possible transmission between the terminal and the 30 satellite involved is not interrupted.
This produces a device for selecting a home satellite for a terminal of a radioco ~ llnications comprising a plurality of satellites scrolling. This device c ~ end measurement means for 35 establish a location information according to the position of the terminal in relation to each of the satellites of WO 94ng96g} 'CT / FR94 / 0066 2164q35 proximity on which it acquired synchronization, estimation means to estimate the visibility time of each of these satellites from information from location and selection means to select 5 which of these satellites has the longest estimated visibility.
A positioning device is also produced for a terminal of a radiocom ~ llnications system comprising a plurality of traveling satellites and a device 10 assignment to assign a home satellite to this terminal. The terminal having acquired synchronization on proximity satellites, this device includes measuring means for establishing information location based on the position of the terminal in relation to 15 to each of these proximity satellites, means of estimation to estimate the duration of visibility of each of these proximity satellites from information from location and means of transmission to transmit to the assignment device the estimated visibility duration of 20 at least two proximity satellites for which this duration is the strongest.
There is also a device for assigning a radiocommunication system comprising a plurality of traveling satellites, intended to affect a satellite of 25 attachment to a ter ~; n ~ l among proximity satellites on which this term; n ~ acguis synchronization. according to a first embodiment of the assignment device, the terminal comprising measuring means for establishing a location information according to its position by 30 relative to each of the proximity satellites, means to estimate the duration of visibility of proximity satellites from information from location and means of transmission to transmit to the assignment device the estimated visibility duration of 35 at least two proximity satellites, it selects the Home satellite in particular according to the durations WO 94ngg6g PCTIFR94 / 00669 , _ ~ 16 ~ 43 ~ 5 of estimated visibility transmitted by the terminal. According to a second embodiment of the assignment device, the terminal comprising measuring means for establishing a location information according to its position by 5 relative to each of the proximity satellites and means of transmission to transmit to the assignment device location information for at least two of proximity satellites, it includes means of estimation to estimate the visibility time of the satellites of 10 proximity from location information transmitted by the terminal in order to select the satellite of attachment in particular according to the durations of estimated visibility.
An advantageous solution, when each satellite 15 emits a separate carrier, consists in carrying out the means of measurement so that they produce as information of localization the Doppler shift of this carrier at a first moment.
there is thus a convenient means of obtaining this 20 location information.
Whatever the device considered, a first option is to choose the estimated visibility time as an increasing function of the offset value Doppler at this first moment.
A second option consists in providing that the means of measurement also produce the value of the Doppler shift at a second instant separated from the first instant by a period of measurement, a form factor defining itself as the ratio of difference of Doppler shift to first 30 instant and at the second instant in the assigned measurement period from the sign of dec ~ l ~ ge Doppler at the first instant, the duration of estimated visibility being an increasing function of the opposite of the form factor.
A third option consists in providing that the means 35 of measurement also produce the value of the Doppler shift at a second instant, a form factor defining itself as WO 94/29969 PCT / FR94 / 006 ~ "
2164 ~ 35 6 the ratio of the sum to the difference of the Doppler shift at the first instant and at the second instant, the duration of estimated visibility being an increasing function of the factor of form.
A fourth option consists in providing that the means measurement also produce the value of the Doppler shift at a second instant separated from the first instant by a period the function representing the Doppler shift notAm ~ ent the instant of disappearance being determined by the 10 value of the Doppler shift at the first and second instants, the estimated visibility time worth the difference of the instant of disappearance and the second instant.
Furthermore, according to a variant of the positioning, the terminal having acquired synchronization 15 on proximity satellites, this device co ~ end of measuring means for establishing information location based on the position of the terminal in relation to to each of the proximity satellites and means of transmission to transmit to the assignment device 20 information from 1OCA1; s ~ tion.
In addition, each of the satellites transmitting a carrier separate, location information is the offset Doppler of this carrier.
The present invention will now appear so 25 more precise when reading the following desciption referring to the appended figures which represent:
- Figure 1, an example of reference signal used by measuring means suitable for the invention, - Figure 2, a diagram representing the elements 30 necessary for the implementation of these measurement means, - Figure 3, the form of the input signal and output signal of a suitable filter used in a realization of these measurement means, - Figure 4, a configuration representing a 35 terminal and proximity satellites, `WO 94/29969 PCT / FR94 / 00669 2 ~ g ~ 35 - Figure 5, offset variation curves Doppler as a function of time, - Figure 6, a reference trihedron linked to the terminal in which the proximity satellites appear, 5- figure 7, a plan of this trihedron corresponding to elevation mi n; the role of proximity satellites.
Reference is made here to the systems using satellites traveling in low obite called "LEO", which is particularly the case with the system known as 10 Globalstar.
The principle of such a system is to use a satellite, which scrolls at an altitude for example of around 1390 kilometers and at a speed for example of the order 7.2 kilometers per second, as a relay between a 15 terminal and a base station.
The satellite therefore receives the radio signal from from the base station and retransmits it on a carrier in terminal direction. The role played by this satellite is a simple role of "mirror": it transmits as the signal 20 that it re, coit of the base station, performing everything at plus frequency transposition.
As already mentioned, the important point is to estimate the visibility time of the satellite, that is tell the time during which the terminal will be able to use 25 this satellite. This usage time is limited by the disappearance of the satellite on the horizon, for example, or by its elevation when it reaches a value predetermined.
An advantageous way is to measure in the 30 terminal the Doppler shift of the carrier transmitted by the satellite.
We will now present a method for the measurement of this shift.
With reference to FIG. 1, the carrier carries a 35 signal pack. A psquet is defined as the support of a signal for a determined duration T. Here this WO 94/299 ~ 9 PCT / FR94 / 0066 ~
4 4 3 ~ 8 signal, the reference signal has a varying frequency linearly as a function of time. If we take as origin of time t the start of the packet, the frequency instant f of this signal can then be represented by the following expression:
f (f2 - f ~) t + f The signal is assumed to be of constant amplitude and can 10 naturally appear in analog form or else numeric.
Figure 2 shows the elements of a receiver necessary in a re ~ read ~ tion mode among others possible. In known manner, this receiver therefore comprises a 15 antenna A to receive the carrier. This antenna is followed by an LNA amplifier, usually an amplifier low noise.
The receiver also includes a mixer M which on the one hand receives the output signal from the LNA amplifier 20 and on the other hand the output signal of a local oscillator VCO, a voltage controlled oscillator for example. this oscillator is controlled by a DC control circuit of which the function will be specified later. Leaving the mixer is connected to a BP bandpass filter which 25 produces as an output signal a frequency signal interm ~; A; re IF. This band pass filter is made in accordance with standard tape rejection criteria lateral and phase distortion. Its center frequency and its bandwidth will be defined later.
The receiver is designed to work at a frequency Inter ~ e ~; AT; re very precise which we will call frequency theoretical fT, and which corresponds to the case where ~ there is no Doppler shift.
If we now consider that the carrier is 35 subject to the Doppler effect, the frequency signal WO 94/29969 2 ~ B 4 ~ PCTtFR94 / 00669 -intermP ~ i ~ ire will see its frequency vary between fT - ~ f and fT + Af where ~ f represents the amplitude of Doppler shift, this for a VCO local oscillator control value which should lead to a frequency equal to fT. Through 5 therefore we will choose the central frequency of the filter bandpass BP equal to fT and its bandwidth equal to that signal increased by 2. ~ f.
According to the invention, the receiver comprises three filters adapted to the reference signal:
10 - the first MF1 centered on the theoretical frequency fT, - the second MF2 centered on the theoretical frequency fT
minus the amplitude of the Doppler shift, i.e. f ~ - Af, - the third MF3 centered on the theoretical frequency fT
increased by the Doppler shift amplitude, i.e. fT + ~ f.
These suitable filters may consist, for example example, in surface wave filters.
In this case, the signal has been represented in FIG. 3.
input X and the envelope Y of the output signal of such filter using the same time scale.
This filter has a propagation time Tp and produces a sig ~ l output whose well-known form of the skilled person is in sinx / x smorti and therefore presents a main lobe whose peak value is equal to Ac and whose width measured at an amplitude equal to this peak value Ac 25 reduced by a predetermined value Ad (20 dB for example) worth Tc.
We determine a form factor W which characterizes the shape of the main lobe. We could choose the peak value Ac, or the energy contained in this lobe or even 30 the width Tc of this lobe. Here, as an example we choose the ratio of the peak value Ac, to the width Tc:
W = AC / Tc Each of the three suitable filters MF1, NE2, ~ F3 has a bandwidth provided for an input signal 35 corresponding to the reference signal but declosed in frequency of ~ f with respect to its tuning frequency gives WO 94ngg69 PCT / FR94 / 006 ~ ' ~ 6 ~ 435 lo rise to a form factor W of value greater than a threshold Sd detection so that the corresponding main lobe can be detected.
The receiver further includes a correction circuit S CORR shown in figure 2. This circuit re, coit first MF1, second MF2 and third output signals MF3 filter adapted to respectively calculate a first W1, a second W2 and a third W3 form factor. A
form factor whose value is below the threshold of 10 Sd detection is forced to zero. CORR correction circuit produces a displacement signal SH, intended for the control circuit, as follows:

SH = W2 -W3 ~ f W1 + W2 + W3 lS
It is actually the opposite of the barycenter of center frequencies of matched filters weighted by corresponding form factors. We can also choose to apply a proportional value to this barycenter or to 20 any other nature for it to represent the difference between the theoretical frequency fT and the frequency of the signal at frequency interme ~; ~; re.
Remember that we are committed to measuring and correcting the Doppler shift of the carrier, on which, by 25 hypothesis, figure the signaling packet.
We also recall that the signaling package of duration T is issued periodically according to a period of repetition Tr.
Thus the control circuit CC controls the oscillator 30 local VCO so that the ~; gnAl at intermediate frequency IF either at frequency fT when the carrier is not affected by Doppler. After a first period of latency at least equal to T + Tr ~ the control circuit receives the displacement signal SH which here takes as value wo 94.2996g, ~ 3 ~ PCT / 1 ~ 94/00669 D1. It then controls the local oscillator VCO so that it produces an increased frequency of D1.
It then waits for a second latency period to read the new value D2 of the displacement signal SH and 5 corrects the local oscillator VCO again so that it produce an increased frequency of D2. And so on, so that after the nth latency period, the signal displacement SH is worth Dn.
When Dn is less than a correction threshold Sc 10 which is considered sufficient in the present application, 100 Hz for example, the Doppler shift is corrected and its D value is:

D = ~ D ~
i -1 We have planned so far to use three filters adapted. However, in many cases, the magnitude of the shift Doppler ~ f allows to realize a single centered centered filter on the theoretical frequency fT whose bandwidth is 20 calculated so that its form factor is greater than detection threshold Sd if the input signal co ~ Le ~ ond au reference signal shifted by i ~ f.
In this case, the control circuit CC controls the local oscillator VCO so that the frequency; gnAl 25 interm ~; A; re IF is at frequency fT when the carrier is not affected by Doppler.
The CORR correction circuit now produces as displacement signal SH the form factor from the only suitable filter.
After a first latency period, the factor form is WTo. The control circuit CC then controls the local oscillator VCO so that it decreases the frequency interm ~ 1; A; re de ~ f / 2 then record after one second latency period the Wm0 value of the form factor. The 35 control circuit CC then controls the local oscillator w094 ~ 9969 PCT ~ 94 / ~ 6 ~
~ 6 ~ S 12 VCO to increase the interrupt frequency by ~ f / 2 then record after a third latency period the WMo value.
It then searches which of the three WTo values ~
5 Wm0, WMo is the largest. It should be noted WT1 and it appears that the frequency F1 which produced this value is closest to the tuning frequency.
CC control circuit now controls the local oscillator VCO so that it produces the frequency 10 intermé ~ iAire F1 - ~ f / 4. After a fourth period of latency, it records the Wm1 value of the signal displacement. It then searches which of the three values WT1, Wm1 or WM1 is the largest. We will agree on the note WT2 and it appears that the frequency F2 which produced 15 this value is the closest to the tuning frequency.
We then do the same by controlling the oscillator local to obtain the intermediate frequencies ~; A; res F2 ~ ~ f / 8.
And we continue this search by approximations successive by halving the frequency excursion at 20 each step to obtain Fn so that Af / 2n is less at a correction threshold Sc which is considered sufficient in the present application, 100 Hz for example.
The Doppler shift D is then corrected and its value is worth:
D = Fn ~ fT-we have described the offset correction device Doppler with one or three suitable filters made according to the so-called surface wave technology. This example was chosen because it is well known to those skilled in the art, in particular 30 when the interm ~ frequency; A; re is of the order of ~; ~ A; ne at a few ~ - ~ A; neS of MHz.
Those skilled in the art understand as well as these filters ~ eu ~ they should be made in te ~ digital hnology at by means of a digital signal processor. This achievement 35 is particularly well suited to the case of so-called systems narrow band, in the channel channels are spaced WO 94 / 29g69 ~ ~ 6 4 ~ 3 5 PCT / FR94 / 00669 _ around 30 kHz for example. We can then choose a Intermediate frequency ~ i ~; re equal to zero to process the baseband signal directly.
It also appears that all the adapted filters 5 and the correction circuit can be represented as a entity which will be called analysis circuit.
In addition, the reference signal was presented as a signal whose frequency varies linearly with the time. This is of course a simple example and we can 10 provide many other laws of variations, all the more easily that the signal processing is digital.
In addition, the analysis circuit which makes it possible to estimate the Doppler shift was achieved using one or more filters. There are other solutions, including analysis 15 spectral, by means of a fast Fourier transform by example, which we will not develop further because they are well known of the skilled person.
In addition, the frequency of repetition of packets of signAl is ~ tion which is the inverse of the period of 20 repetition Tr is usually related to the frequency of carrier by a relation of proportionality but it is very much lower so much that it is much less affected by the Doppler effect. we can therefore, in a first time acquire this repetition frequency 25 by measuring the time interval between two lobes main successive at the output of a suitable filter, such as this has already been presented. This gives good a ~ Lu ~ imation of the time reference of the base station and we correct the local oscillator VCO by means of the circuit of 30 CC command to adopt this reference.
we can now proceed to estimate the offset Doppler as explained above, this estimate not being practically more tainted by the error d ~ e to the shift of time references of the base station and the ter ~ in ~ l.
The means for measuring the Doppler shift implemented in the terminal being described, we will focus on presenting WO 94 / 29g69 PCT / FR94 / 0066 "
~ 1 ~ 4435 14 a particular configuration of the system with reference to the figure 4. In this example given as an indication, we have schematically the earth with its north-south axis, a terminal T and two orbits 01, 02. We also figured three satellites 5 of proximity likely to become satellite of attachment, the first S1 and the second S2 on the first orbit 01, the third S3 on the second orbit 02.
The Doppler shift depends on the elevation of the satellite 10 relative to the termin ~ l I that is to say the angle between the plane tangent to the earth pAss ~ nt by the terminal and the line joining the termin ~ l to the satellite. On the other hand, we plan usually to use a satellite for an elevation greater than a given minimum elevation which corresponds to 15 a moment of disappearance.
The shape of the Doppler shift as a function of time depends on the elevation of the satellite for a fixed point on the Earth. If we vary this elevation, we get a family of curves well known to those skilled in the art which 20 vary between two ends for an elevation m; neither m ~ the given that we can set to 20- for example, a frequency maY; ml ~ r fM and a minimum time Tm on the one hand, and a minimum frequency fm and a time n ~ ximu ~ TN on the other hand, this maximum time coLLe ~ lo ~ nt at the instant of disappearance. We 25 also knows that fm and fM have the same absolute value and are of opposite signs.
These curves have a single common point which has for coordinates (Tm + TM) / 2 and (fm + fM) / 2. The consequence direct of this peculiarity is that if we know the 30 value of the d ~ cAlAge Doppler at two instants separated by known duration, we know on which curves the satellite is located.
In Figure 5, we have drawn two of these curves which represent the value of the Doppler shift D as a function of the 35 time, the first Cl which corresponds to the first orbit 01 and which varies between points (Tml, fM1) and (TM1 ~ fml) and the WO 94/29969 ~ f G ~ 4 3 5 PCTtFR94 / 00669 second C2 which corresponds to the second orbit 02 and which varies between points (Tm2, fM2) and (TM2 ~ fm2) We see i mme ~; As soon as a satellite placed on the first orbit has a potential duration 5 of use (TMl - Tm1) higher than that (TM2 - Tm2) of a satellite placed in the second orbit.
The duration of visibility will be all the longer as we will be on the left side of the curve, that is say towards the high values of the offset. So in 10 first a ~ approximation, we can say that the more the shift the higher, the longer the visibility time. We can therefore provide means of estimation which establish a visibility time estimated as an increasing function of the value of the Doppler shift, a function of equality by 15 example.
We also notice on these curves that for a positive value of the offset, the larger it is, the lower its slope. So we can do another approximation which consists in saying that if we define a 20 form factor like the opposite of ~ a slope affected by the sign offset, the visibility time crolt with the inverse of this form factor. The slope will be calculated by extrapolation from the measurement of the Doppler shift at two separate instants separated by a measurement period 25 known.
By combining the two a ~ LoxLmations mentioned above above, it appears that we can estimate the duration of visibility in a third way by calculating the ratio of the average value of the offset pen ~ nt this period of 30 measurement at the corresponding slope ~ nte.
It appears that in all cases it will be S2 satellite that will be selected, which is what we want because it is located in an orbit relatively close to the vertical at term; n ~ l, it is relatively far from it and it 35 comes close.

WO 94129g69 PCT / FR94 / 006 ~
2 ~ 1 ~ 4 ~ 5 16 We will now present a more precise but more complex.
Indeed, the value of the elevation F (t) of a satellite at a point in any orbit provided that this S elevation is greater than the elevation m; ni ~ the Eo can be expressed as follows with reference to Figures 6 and 7 which respectively represent a reference trihedron Txyz centered on the terminal T where the axis Tz is the vertical, and a plane perpendicular to this vertical of altitude H.
All the satellites evolve at an altitude H. Par Consequently, the set of possible orbits represents a sphere whose center is that of the earth. For the tsr ~; nAl, this set is then limited to a cap spherical bounded by the intersection of a corner cone 15 opening ~ / 2 - Eo with this sphere, if Eo represents min elevation; r-le.
By placing itself in a particular orbit, the first O1 orbit for example, we adopt the following notations:
- ~: maximum elevation on this orbit, - Hi: distance from terminal ~ to the tensioned rope by the two points of this orbit on the spherical cap which correspond to the minimum elevation Eo, - ~: angle between the two lines pA ~ sAnt by the origin and by the two points of this orbit on the 25 spherical cap which corresponds to the elevation mi n; m ~ the eo - d: distance of this same cord to the Oz axis, - l: half-length of this rope, - R: radius of the spherical cap for elevation 30 ~ initiate ~ the Eo ~ or the maximum value of d, - Q: angular speed of the satellite, - v: linear speed of the satellite, - c: propagation speed of radio waves, - p: carrier frequency, - D: value of the decAlA ~ e Doppler.
we can then write:

W094 / 29969 ~ 4 ~ 3 ~ PCT / FR94 / 00669 d = H tan (~ / 2 - y) = H / tan (y) R = H tan (~ / 2 - Eo) = H / tan (E0) 1 = ~ R2 _d2 = H ~ 2 ~ tan (~) tan (~) cos (~ / 2 - y) = H / Hi = sin (y) where:
Hi = H / sin (y) tan (~ / 2) = l / Hi = ~ tan (~) tan sin (~) = 2 Arctan sin (~) l - 1 ~ I tan2 (Eo) tan2 (~ r) The elevation E (t) therefore varies as a function of time in the interval [~ / 2 - ~ / 2, ~ / 2 + ~ / 2]
The Doppler D scaling counter is given by:

D = -.p.sin (y) .cos ((t, y)) By noting o = ~ / 2 - ~ / 2, the elevation (t, y) is worth:

(t, y) = o + nt It thus appears that by knowing two values particulars of the Doppler shift, the second being measured after the first after a known measurement period, we can find the value of the maximum elevation y on 30 the orbit in question and therefore the general shape of the shift D as a function of time. At this point, it is easy to WO 94ngg69 PCT / FR94 / 006 ~

find the instant of disappearance TM and deduce the duration of visibility which is the difference of this instant of disappearance and the time at which the second measurement was made offset.
The means of estimation can therefore be provided for calculate the visibility time this way.
Furthermore, we realize that it suffices to know two successive values of the offset to obtain the duration visibility. We can therefore provide a double table 10 entry, a memory for example, the first entry corresponding to the first measurement of the offset, the second input corresponding to the second offset measurement, one any of the boxes in the tablesu representing the duration of corresponding visibility ~ Ante.
This table can be filled in using the equations mentioned above but it can also be done from empirically. We can indeed consider making field measurement campaigns for the different possible situations.
In conclusion, we understand that the measurement means are arranged in the terminal. It's not not necessarily the case of the means of estimation which can cons; ~ ter in a mi ~ o ~ ocesseur, a processor of digital signal processing, for example.
According to a first option, these means of estimation are also located in the terminal and can be made using the control circuit, for example. We in this case provides means of transmission for route the visibility time to the assignment device 30 which is located anywhere in the system. We will note that these means of transmission can be resolved to using the transmission circuit already provided in the terminal.
According to a second option, these means of estimation can be placed elsewhere, in particular in the device 35 assignment. in this case, means are provided for WO 94/29969 21 G 4 43 ~ PCT / FR94 / 00669 transmission to route location information to allocation device.

Claims

1. Device for selecting a satellite from connection for a terminal (T) of a system of radio communications comprising a plurality of satellites scrolling, characterized in that it comprises means of measurement to establish location information (D) depending on the position of the terminal with respect to each of the proximity satellites (S1, S2, S3) on which it has acquired synchronization, estimation means for estimate the duration of visibility of each of said satellites from said location information and the means selection to select that of said satellites (S2) which has the longest estimated visibility time.

2. Positioning device for a terminal (T) of a radio communication system comprising a plurality of passing satellites and an assignment device for assign a home satellite to this terminal characterized in that, the terminal (T) having acquired the synchronization on proximity satellites (S1, S2, S3), it includes measurement means for establishing a location information (D) function of the position of the terminal with respect to each of said satellites of proximity, estimation means for estimating the duration of visibility of each of said proximity satellites at from said location information and the means for transmitting to said device of assignment the estimated duration of visibility of two to least of the said proximity satellites for which this duration is the strongest.

3. Device for assigning a system of radiocommtln;cations comprising a plurality of satellites scrolling, planned to assign a satellite of attachment to a terminal (T) among proximity satellites (S1, S2, S3) on which this terminal has acquired synchronization, characterized in that, said terminal comprising means measurement to establish location information (D) depending on its position relative to each of said proximity satellites, estimation means for estimate the duration of visibility of said satellites from proximity from said location information and transmission means for transmitting to said device of assignment the estimated duration of visibility of two to least of said proximity satellites, it selects said satellite of attachment in particular according to said estimated visibility times transmitted by said terminal.

4. Device for assigning a system of radio communications comprising a plurality of satellites scrolling, planned to assign a satellite of attachment to a terminal (T) among proximity satellites (S1, S2, S3) on which this terminal has acquired synchronization, characterized in that, said terminal comprising means measurement to establish location information (D) depending on its position relative to each of said proximity satellites and means of transmission for transmit to said allocation device said information location of at least two of said satellites of proximity, it includes estimation means for estimating the duration of visibility of said proximity satellites at from said location information transmitted by said terminal in order to select said satellite from attachment in particular according to the said durations of estimated visibility.

5. Device according to any one of claims 1 to 4 characterized in that each of said satellites transmitting a distinct carrier, said means measurement produce as location information the Doppler shift (D) of said carrier at a first instant.

6. Device according to claim 5 characterized in that said estimated duration of visibility is a function increasing in the value of the Doppler shift (D) at this first instant.

7. Device according to claim 5 characterized in which, said measuring means further producing the value of the Doppler shift (D) at a second separate instant of said first instant by a measurement period, a factor of shape being defined as the ratio of the difference of the Doppler shift at said first instant and at said second instant instant at said measurement period affected by the sign of the Doppler shift at said first instant, said duration of estimated visibility is an increasing function of the inverse said form factor.

8. Device according to claim 5 characterized in which, said measuring means further producing the value of the Doppler shift (D) at a second instant, a form factor being defined as the ratio of the sum unlike the Doppler shift at said first instant and at said second instant, said estimated duration of visibility is an increasing function of said form factor.

9. Device according to claim 5 characterized in which, said measuring means further producing the value of the Doppler shift (D) at a second separate instant of said first instant by a measurement period, the function representing the Doppler shift in particular the instant of disappearance (TM) being determined by the value of the offset Doppler at said first and second instants, said duration of estimated visibility is the difference of said instant of disappearance and said second instant.

10. Positioning device for a terminal (T) of a radio communication system comprising a plurality of passing satellites and an allocation device for assign a home satellite to this terminal characterized in that, the terminal having acquired the synchronization on proximity satellites (S1, S2, S3), it includes measurement means for establishing a location information (D) function of the position of the terminal with respect to each of said satellites of proximity and means of transmission to transmit to said allocation device said information of location.

11. Device according to claim 10 characterized in that each of said satellites (S1, S2, S3) transmitting a separate carrier, said location information is the Doppler shift (D) of said carrier.